煤矿煤层矿井初步设计-煤矿开采技术毕业论文

目录摘要 1第一章井田概述和井田地质特征 1第一节矿区概述 1第二节井田地质特征 6第三节煤层的埋藏特性 8第四节水文地质 10第二章井田境界与储量 14第一节井田境界 14第二节地质储量计算 16第三章矿井工作制度及生产能力 22第一节矿井工作制度 22第一节矿井生产能力及服务年限 22第四章井田开拓 26第一节井田开拓方式的确定 26第二节达到设计生产能力时工作面的配备 29第五章矿井基本巷道及建井计划 30第一节井筒、石门与大巷 30第二节井底车场 32第三节建井工作计划 34第六章采煤方法 37第一节采煤方法的选择 37第二节确定采（盘）区巷道布置和要素 37第三节回采工艺及劳动组织 51第四节采（盘）区的准备与工作面接替 51第七章井下运输 53第一节运输系统和运输方式的确定 53第二节运输设备的选择和计算 54第八章矿井的提升 57第一节主井的提升 57第二节副井的提升 57第二节矿井的排水 57第九章矿井通风与安全 60第一节瓦斯抽放 60第二节矿井的通风 60第三节矿井通风系统和风量分配 60第四节计算负压及等积孔 64第五节选取扇风机 69第六节安全生产技术措施 69第十章经济部分 76第一节劳动定员和劳动生产率 76第二节技术经济指标表 76致谢 79 80摘要本设计所选的题目为《山西省襄垣县晋平煤业的初步设计》，根据山西省襄垣县晋平煤业提供的晋平煤业的井田概况和地质特征资料。井田概况包括井田境界；地表的交通位置以及自然地理和水源、电源的供应情况。地质特征资料包括地层；地质构造；煤层及煤质；煤层顶、底板情况及煤层的瓦斯/煤尘、煤的自然性；以及矿井的水文地质情况。此次设计的目的是运用大学阶段所学的知识联系矿井生产实际进行矿井开采设计，并就本专业范围的某一课题进行较深的研究，以培养和提高学生学习分析和解决实际问题的能力，是学生走向社会工作岗位前的一次综合性能训练，也是对一个未来采矿工程高级工程技术人员的基本训练。设计时应以当前煤矿开采发展趋势和方向，结合本煤矿的特征以综合机械化大采高采为首选采煤方法。并合理布置开拓巷道和工作面，以简化采煤生产系统提高煤炭的利用率。此次设计需要解决的专题是低瓦斯易自然煤层的开采，要求我们需要在采区巷道的布置上（尤其是通风的问题）及以后的生产管理上采取特殊的措施，以实现矿井的安全生产。该矿井的设计上产能力为180万t/a。设计过程中我们对矿井的各个系统又有了一次比较全面的认识和了解，同时在老师的辅导和帮助下也解决了一些接近的实际的问题。使我们在掌握专业知识的同时也提高了自己以后再现实工作岗位上的能力。关键词：顶板管理；地质灾害；综采学生：任伟2014年4月22晋平煤矿3、15号煤层180万t/a矿井初步设计第一章井田概述和井田地质特征第一节矿区概述一、矿井地理位置及交通条件山西襄矿晋平煤业有限公司矿井位于襄垣县城西夏店镇西北阳村附近,行政区划隶属襄垣县城关镇、九庄乡、夏店镇，距夏店镇约1.5km，太(原)～焦(作)铁路从本井田南部通过，太原～长治高速公路从井田西部通过，208国道从井田南部边界外通过，铁路专用线通至夏店火车站，可与国铁联网，交通十分便利。山西襄矿晋平煤业有限公司前身为山西省襄垣县地方国营襄垣煤矿，2009年资源兼并重组整合后为单独保留矿井，名称核准为山西襄矿晋平煤业有限公司，2009年11月27日山西省国土资源厅换发采矿许可证（证号），批准开采3～15号煤层，井田面积16.5594km2，生产规模1.80Mt/a，矿井低瓦斯矿井按高瓦斯矿井管理，3号煤层煤尘具有爆炸危险性，为不易自燃煤层。该矿资源丰富，开采技术条件较好。襄垣煤矿（以下亦称井田）位于山西省襄垣县夏店镇九庄村-白草坡村一带，东距襄垣县县城约12.0km，行政区划属襄垣县夏店镇管辖。地理坐标为北纬：36°30′11″-36°34′25″,东经：112°54′35″-112°58′13″。井田范围由山西省国土资源厅2007年5月换发的采矿许可证（证号为）批准，批采3、15-3号煤层，生产规模180.00万t/a，有效期自2007年5月至2012年5月。3号煤层井田范围由下列31个坐标点拐点连线圈定：1．X＝4051083.00Y＝19672231.002．X＝4050293.00Y＝19674490.003．X＝4047120.00Y＝19674500.004．X＝4047120.00Y＝19675100.005．X＝4046800.00Y＝19675119.006．X＝4046789.00Y＝19674767.007．X＝4046489.00Y＝19674776.008．X＝4046502.00Y＝19675146.009．X＝4045547.00Y＝19675116.0010．X＝4045534.00Y＝19674806.0011．X＝4044880.00Y＝19674850.0012．X＝4044884.00Y＝19674975.0013．X＝4044764.00Y＝19674980.0014．X＝4044792.00Y＝19675830.0015．X＝4044592.00Y＝19675836.0016．X＝4044606.00Y＝19676336.0017．X＝4043208.00Y＝19676378.0018．X＝4043158.00Y＝19674780.0019．X＝4043970.00Y＝19673854.0020．X＝4044120.00Y＝19673848.0021．X＝4044145.00Y＝19674689.0022．X＝4044254.00Y＝19674674.0023．X＝4044748.00Y＝19674420.0024．X＝4045238.00Y＝19674139.0025．X＝4046146.00Y＝19674111.0026．X＝4047221.00Y＝19673522.0027．X＝4047185.00Y＝19672352.0028．X＝4047685.00Y＝19672337.0029．X＝4047648.00Y＝19671137.0030．X＝4048728.00Y＝19671103.0031．X＝4048766.00Y＝19672309.003号煤层井田为一不规则的多边形，井田南北长约7.93km，东西宽约5.28km，面积为14.3419km2。15-3号煤层井田范围由下列21个坐标点拐点连线圈定：1．X＝4051083.00Y＝19672231.002．X＝4050130.00Y＝19675023.003．X＝4045053.00Y＝19675181.004．X＝4045081.00Y＝19675821.005．X＝4044592.00Y＝19675836.006．X＝4044606.00Y＝19676336.007．X＝4043208.00Y＝19676378.008．X＝4043158.00Y＝19674780.009．X＝4043970.00Y＝19673854.0010．X＝4044120.00Y＝19673848.0011．X＝4044144.00Y＝19674679.0012．X＝4044254.00Y＝19674674.0013．X＝4044748.00Y＝19674420.0014．X＝4045238.00Y＝19674139.0015．X＝4046146.00Y＝19674111.0016．X＝4047221.00Y＝19673522.0017．X＝4047185.00Y＝19672352.0018．X＝4047685.00Y＝19672337.0019．X＝4047648.00Y＝19671137.0020．X＝4048728.00Y＝19671103.0021．X＝4048766.00Y＝19672309.00井田为一不规则的多边形，井田南北长约7.93km，东西宽约5.28km，面积为16.71km2。井田北部无矿，东北与七一煤矿、桃树煤矿、九庄煤矿相邻，东部与辉坡煤矿、南田漳煤矿、赵家岭煤矿相邻，西南总体与夏店煤矿相邻，其间还有范岭煤矿、向家庄联营煤矿、化岩岭煤矿。矿井现开采3号煤层，采用斜、立井混合开拓，主斜井净宽3.2m，半圆拱断面，荒料石砌碹，倾角16°40′，净断面7.82m2，斜长480m，装备1200mm带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务；化岭斜井净宽3.6m，净断面8.40m2，倾角25°，斜长411.70m，荒料石砌碹，装备单钩串车，设行人台阶扶手，担负矿井进风、下放大件设备、安全出口任务；进风立井净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌壁，担负矿井进风任务；副立井净直径6.5m，净断面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，装备双钩罐笼，担负矿井运送材料、升降人员、进风等任务，装备折返式金属梯子间，为矿井的安全出口。庙凹回风立井净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深330m,荒料石砌壁，担负矿井的回风任务，装备折返式金属梯子间，为矿井的安全出口。根据煤层赋存特征，设一个水平开采3号煤层，水平标高+780.00m。基本沿井底东西向布置集中运输巷、西轨道巷到井田西边界，沿西边界布置+780.00水平运输大巷，沿井田中央南北向布置集中运输下山、集中轨道下山、集中回风下山，垂直集中运输下山、集中轨道下山、集中回风下山布置采区运输下山、采区轨道下山、采区回风下山，垂直采区运输下山、采区轨道下山、采区回风下山布置工作面运输顺槽、回风顺槽。开采区域为105采区、106采区，采煤方法为走向（倾斜）长壁采煤法，全部垮落法管理顶板。装备综采放顶煤液压支架，一次采全高，在105采区布置一个综采放顶煤工作面，106采区布置一个综采放顶煤工作面。105采区工作面采用ZF2800/16/24B型放顶煤液压支架支护顶板，MG170/410-WD型采煤机割煤,SGZ630/220型刮板输送机运煤，SZB730/75型刮板转载机转载，DTL100/50/2×160型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型型调度绞车运输。106采区工作面采用ZF4200/17/28B型放顶煤液压支架支护顶板，MGTY200/500—1.1D采煤机割煤，SGZ764/400型可弯曲刮板输送机运煤，SGZ764/160型刮板转载机转载，DSL100/50/2×160S型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型型调度绞车运输。矿井通风方式为中央分列式，风机工作方法为抽出式。矿井总风量125m3/s，其中主斜井进风10m3/s；副立井进风40m3/s；进风立井进风10m3/s；化岭斜井进风65m3/s；庙凹回风立井回风125m3/s。由于井田南部已形成部分采空区，加之村庄、铁路压煤较多，使得这个采区无法布置长壁综采工作面，根据煤层赋存条件及开采现状，南采区采用水力开采采煤法。为合理开采井田南部煤炭资源，保证矿井安全生产，根据长治市煤炭工业局长煤局行发[2010]88号“关于襄矿晋平煤业有限公司南采区变更通风系统的批复”，整个矿井通风方式由中央分列式变更为分区式通风，进、回风井筒由四进一回(主斜井、副立井、化岭斜井、进风立井进风，庙凹立井回风)变更为三进两回(主斜井、副立井、化岭斜井进风，庙凹立井、原进风立井回风)。变更通风系统后，矿井总需风量由125m3/s增至170m3/s，主斜井进风由10m3/s增至20m3/s，副立井进风由40m3/s增至85m3/s，化岭斜井进风65m3/s不变，庙凹立井回风125m3/s(不变)，原进风立井回风45m3/s。总进风量增加后，西轨道巷与+780水平大巷联络巷设调节风门，庙凹回风立井通风阻力变化不大。山西襄矿晋平煤业有限公司矿井位于襄垣县城西夏店镇西北阳村附近,行政区划隶属襄垣县城关镇、九庄乡、夏店镇，其地理坐标为:东径112°54′58″-112°58′15″，北纬36°30′09″-36°34′28″。井田东西宽约5.1m,南北长约8.0km,面积16.5594km2。该矿距夏店镇约1.5km，太(原)～焦(作)铁路从本井田南部通过，太原～长治高速公路从井田西部通过，208国道从井田南部边界外通过，铁路专用线通至夏店火车站，可与国铁联网，交通十分便利。二、地形地势及水系山西襄矿晋平煤业有限公司矿井位于晋东南高原中段东部边缘，太行山西麓。井田内大部分地段为第四系黄土覆盖。纵观全井田地貌特征为中等切割至轻微切割的低山丘陵类型，是一系列黄土梁、冲沟组成的典型的黄土侵蚀地貌。地势大体西北高，东南低，最高点在井田西北角，海拔为1080.50m，最低点位于井田东南角，海拔为892.80m，相对高差187.70m。井田内季节性河流为漳河上游小分支，向西汇入漳河，属海河流域漳河水系。三、气象及地震本区为大陆性气候。襄垣气象站历年观测资料表明：降水量为433.20～814.30mm，平均532.80mm。降水多集中在7、8、9三个月。蒸发量为1515.00～1914.70mm，平均1768.10mm，蒸发量为降水量三倍多。历年最低气温-29.1℃，最高气温38.1℃，平均9.5℃。平均相对湿度64%。主导风向为西北风，最大风速为18m/s。冻土深度0.82m。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008年版)和《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001图A1),本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g。四、矿井生产建设概况批准山西襄矿晋平煤业有限公司矿井开采3～15号煤层。本矿于1947年建井，1949年正式投产，经过几次技术改造，实现了综合机械化采煤。矿井生产能力达到2.40Mt/a。采用主斜井、副立井混合开拓。工作面采用壁式综采放顶煤采煤方法，主运输大巷采用架线电机车、带式输送机运输。五、水源和电源1．电源条件山西襄矿晋平煤业有限公司矿井在副立井工业场地设有10kV变电所一座，采用双回路供电。一回10kV电源引自襄垣弘升发电厂10kV线路，导线型号LGJ-185mm2，线路长度1.5km；另一回10kV电源引自襄垣诚丰发电厂10kV线路，导线型号LGJ-185mm2，线路长度2.0km导线型号LGJ-185mm2，线路长度2.0km。电源可靠，供电质量有保证。2．水源条件目前煤矿用水水源为第四系含水层，本矿在襄垣盆地西北阳河湾处凿有深井三眼，作为矿井供水水源，一号井出水量为40m3/h，二号井出水量为50～60m3/h，三号井出水量为50～70m3/h，，日出水量3000m3以上，水源可靠，水量有保证，能满足矿井生产及生活用水需求。井下消防洒水采用矿井排水作为供水水源，矿井105、106采区正常涌水量为120m3/h，最大涌水量为190m3/h，南采区正常涌水量40m3/h，最大涌水量80m3/h，可满足井下消防洒水的需要。第二节井田地质特征一、地层井田位于沁水煤田中部东缘，井田广为第四系黄土覆盖，仅在冲沟及河床两岸有零星基岩出露。出露地层为二叠系上统上石盒子组、下统下石盒子组和山西组。井田地层由老到新有奥陶系中统峰峰组(O2f)，石炭系中统本溪组(C2b)，石炭系上统太原组(C3t)，二叠系下统山西组(P1s)，二叠系下统下石盒子组(P1x)，二叠系上统上石盒子组(P2s)，第四系(Q)。1.奥陶系中统峰峰组(O2f)上部为灰～深灰色致密坚硬石灰岩，具波状层理，裂隙溶蚀较为发育。中部为灰～深灰色石灰岩。2.石炭系中统本溪组(C2b)上部为灰色泥质岩、砂质泥岩，含星散状黄铁矿，含植物化石碎片。局部地段中部常有薄层状泥晶石灰岩和薄煤层，顶部常见高岭石泥岩，下部为深灰色、灰色铝土质泥岩夹砂质泥岩。偶夹薄煤层，具块状层理、水平层理及透镜状层理。厚度4.00～31.77m,平均为10.99m。3.石炭系上统太原组(C3t)主要由粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、石灰岩及煤层组成。有5层石灰岩，下部灰岩稳定，往上稳定性较差，相反下部煤层较上部煤层稳定。石灰岩下部发育稳定煤层，砂岩普遍发育，但中部砂岩发育好，厚度大且稳定，层理类型复杂，动植物化石极为丰富，厚度82.70～141.45m,平均115.61m。4.二叠系下统山西组(P1s)主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层组成。砂岩一般不稳定，常呈似层状或透镜状。主要煤层发育在中下部,植物化石丰富。厚度48.33～71.89m,平均56.13m。5.二叠系下统下石盒子组(P1x)主要由砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝质泥岩组成。顶部为灰绿、灰、紫红色之含铝质泥岩，俗称“桃花泥岩”，该层较为稳定，是确定K10分界砂岩之良好辅助标志；中上部主要为中细粒砂岩、粉砂岩、砂质泥岩互层；中下部主要为灰～浅灰色中细粒砂岩，局部为粉砂岩、粗砂岩,偶见煤线或薄煤层；底界K8砂岩为中细粒砂岩一般呈灰～浅灰色，本组厚43.30～85.10m,平均厚60.87m。6.二叠系上统上石盒子组(P2s)出露于本井田的北部，由杂色中细粒砂岩、泥岩组成，根据岩性可分为上、中、下三段。上段：紫红色、黄绿色、灰绿色之泥岩夹细砂岩及粉砂岩，厚度一般168.00m。中段：上部为紫色、绿灰色泥岩，夹含砾粗砂岩、中细粒砂岩，中下部为浅灰色、紫红色之粗砂岩与泥岩互层及灰色、灰绿色、紫色泥岩，局部为含砾粗砂岩，厚度一般为137.00m。下段：上部为灰绿色、紫色砂质泥岩夹中细粒砂岩；中部为绿灰、浅灰色中砂岩夹细砂岩；下部为灰色、灰褐色灰岩夹细砂岩。厚度一般159.00m。7.第四系(Q)中更新统(Q2)：广泛分布，为黄色、浅红色粉砂土、砂质粘土夹两层或数层钙质结核。厚度1.00～60.00m，一般为40.00m。全新统(Q4)：为淡黄、灰黄色砂砾层及砂和砂土等。厚度0～40.19m,一般为20.10m。第三节煤层的埋藏特性一、含煤地层1.太原组(C3t)为本井田主要含煤地层之一，厚度87.20～141.45m，一般为115.61m。含煤15层，含煤系数6.9%，煤层为5、6、7、8-1、8-2、9上、9、11、12-1、12-2、13、14、15-1、15-2、15-3号。据夏店详查勘探区井田内施工钻孔揭露，中上部5、6、7、8-1、8-2、9上、9、11、12-1、12-2、13号煤层属局部发育，不稳定，零星可采；中下部14、15-2号煤层为零星可采煤层，不具工业价值；底部的15-1号煤层为局部开采煤层，15-3号煤层为全井田可采煤层。2.山西组(P1s)山西组含煤3层，分别是1、2、3号煤层，其中1、2号煤层零星分布，层位不稳定，在全井田均不可采，不具工业开采价值；3号煤层层位稳定，全井田可采，结构简单，为山西组主要可采煤层。二、构造1.区域构造本井田位于沁水盆地东翼中段，晋～获褶断带和武乡～阳城凹褶带之间，总体形态为一走向NNE，倾向NW的单斜构造。2.井田构造井田内主要由两个轴向近SN向平行的宽缓的褶曲构成，褶曲轴平面形态呈“S”型或弧型。井田内地层总体走向为NW,中北部地层(即东坡断层以北)倾向N，南部(东坡断层以南)倾向S，倾角4°～15°。主要构造如下：1)前袁家沟向斜：位于井田东部，北起区外南姚村南，经刘家沟村西、北坡、孙家庄、向家庄至霍村西止，平面呈“S”形，总体展布轴向近SN向，两翼倾角5°～15°，为一不对称向斜。2)后袁家沟背斜：位于井田西部，北起区外南姚村南,向南经翼家岭、九庄、化岩岭村西至范脓岭村西止，轴向近南北，平面亦呈“S”形，两翼倾角4°～15°，东翼较陡，西翼较缓。矿井开采揭露断层三条，编号为F1、F2、F4(F3为勘探阶段揭露的东坡断层)。陷落柱两个，编号为X1、X2。综上所述，本井田为发育宽缓的褶曲构造，构造类型为简单～中等。三、煤层、煤质及其它有益矿产1．煤层井田内批准开采3～15号煤层。本次设计只针对井田南采区3号煤层。1)3号煤层位于山西组，煤层稳定，厚度大，煤层厚度4.06～6.21m,平均5.64m。煤层下部含夹矸一层,厚度0.05～0.50m,岩性为泥岩及砂质泥岩。顶板岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩及泥岩,局部为细砂岩；底板岩性主要为砂质泥岩、泥岩、粉砂岩。2)15-3号煤层位于太原组近底部，全区发育，厚度稳定，厚度1.15-1.65m,平均1.37m,煤层结构简单，煤层顶板一般为泥岩，局部为砂质泥岩，细砂岩，底部为砂质泥岩，局部为泥岩、粉砂岩、细砂岩、属稳定性煤层。详见可采煤层特征表1。2．煤质特征3号煤层：原煤水分1.41%,灰分13.41%～22.68%,平均18.84%;原煤硫分0.36%,挥发分14.38%。3号煤为低～中灰、特低硫、低磷、高熔灰分、高热值的贫煤，为优质动力用煤。15-3号煤层：原煤水份1.32%,灰份25.60%～33.9%,平均28.54%;原煤硫分1.02%,洗煤磷为0.02385%。15-3号煤为中～中高灰、低中硫、低磷，高热值之贫煤，为动力用煤。表1可采煤层特征表煤层名称煤层厚度(m)煤层结构顶底板岩性稳定性倾角(度)容重t/m3夹石层数夹石厚度(m)顶板底板3号4.06～6.211粉砂岩、砂质泥岩及泥岩砂质泥岩、泥岩、粉砂岩稳定4～151.355.6415号1.37泥岩、局部砂质泥岩、细砂岩砂质泥岩稳定1.44第四节水文地质一、水文地质本区域处于沁水盆地中段东部的漳河水系，其范围东部为太行山脉，向西至沁县北西漳河的西源，南起长子南的漳河南源，北止于武乡县之漳河北源。大体上构成一个完整的水文地质单元，也是晋东南区域水文地质一个重要组成部分。区域南部、中部、北部主要为一套巨厚的二叠系碎屑岩沉积，构成广泛的层间孔隙水分布，南部和东南部大面积出露的碳酸盐岩，又为岩溶水的发育奠定了基础，而一系列褶曲带构成的新生代盆地，由于表层堆积了厚度不等的松散沉积物，又为区域孔隙水的分布创造了条件。区域地形与构造一致，补给及径流条件有利，为地下水的富集以及地下水的承压自流提供了有利条件。1．地表水本井田内有季节性河流，雨季时有水，旱季无水，其流量不大，与煤层及下部含水层基本无水力联系。2．含水岩层1)中奥陶统石灰岩含水层为煤系地层下伏的主要含水层。本组岩层由于岩溶发育之不均一，因而地下水变化幅度大，富水性因地而异。奥灰静止水位标高680.00m，上马家沟灰岩是主要富水含水层，水化学类型为重碳酸、硫酸盐一钙、镁型水。2)上石炭统太原组灰岩含水层井田内普遍发育，厚度一般为7.28m,系14、15号煤层之顶部岩层。q值平均为0.004L/(m.s)；K值为0.0052～0.016lm/d，水位标高818.59～820.24m，属于富水性弱含水层。水质为重碳酸盐—钾+钠型水，矿化度0.510～0.741g/L。3)下二叠统山西组K7砂岩水层分布范围大，岩性为中～细粒砂岩层，厚度一般为3.05m，距上部3号煤层一般为12.80m,裂隙不发育。q值为0.005L/(m·s),K值为0.0067m/d,恢复水位值60.94m,水位标高909.71m,属于富水性弱的含水层。水质类型为重碳酸盐～钾+钠型水，矿化度0.784g/L。4)下二叠统山西组3号煤层顶部砂岩含水层分布较普遍，厚度1.72～15.33m,一般6.68m。裂隙不发育，岩性为中～细粒砂岩。单位涌水量q值为0.00287L/(m.s),K值为0.269m/d，恢复水位值为26.45m，水位标高为845.64m，属于承压微弱的含水层。水质类型为重碳酸氯盐～钾+钠型水，矿化度0.495～0.784g/L。5)下二叠统下石盒子组K8砂岩含水层一般厚4.15m,岩性以中～细粒砂岩为主，富水性视裂隙发育程度而不同，属于微弱的承压含水层。6)基岩风化带含水层基岩风化层极普遍，据钻孔所见裂隙发育深度，不受表土覆盖厚度大小而变化，而是随岩性不同胶结物质差异而加深。胶结疏松的粉砂岩类，裂隙发育深度最大，但亦不超过50m，坚硬砂砾岩类风化水蚀深度小，一般不超过基岩顶面下40m。承压水头高于地表水3mm,水位标高883.85m,q值为0.58L/(m.s),K值平均为4.56m/d，属承压中等含水层。水质类型为重碳酸盐～钾+钠，钙、镁型水，矿化度0.274～0.963g/L。7)洪积～冲积层含水层厚度一般15m,分布广泛,由砂质粘土、砂土、粉砂和砂砾组成。砂砾卵石分布于沟谷阶地，其富水性取决于砂砾石大小及厚度,接受大气降水补给影响较明显,属于中等～弱含水层。水质为重碳酸盐～钙、镁水，矿化度0.237～0.617g/L。3．充水因素分析及水文地质类型3号煤层除普遍受顶板砂岩含水层充水影响外，还接受大气降水通过风化裂隙渗入。南采区开采的3号煤层较浅，煤层距离地表近，因而造成由开采引起的坍塌高度与基岩风化裂隙所沟通，致使地表水体直接渗入巷道内，所以大气降水亦形成矿井充水主要来源之一。本井田3号煤层的底板于中奥陶统顶界面，间距平均143.28m,正常情况下开采3号煤层时不易受岩溶地下水影响。因此本区水文地质条件应属简单类型。4．矿井涌水量山西襄矿晋平煤业有限公司矿井现开采的105、106采区位于井田北部，矿井105、106采区正常涌水量合计为120m3/h，最大涌水量合计为190m3/h。本次设计的南采区位于井田南部，正常涌水量为40m3/h，最大涌水量为80m3/h。6．供水水源本矿在襄垣盆地西北阳河弯处凿有深井三眼，作为矿井供水水源，出水量3000m3/d。井下消防、洒水采用矿井排水处理后作为供水水源。二、其它开采技术条件1.煤层顶、底板工程地质特征3号煤层：其直接顶板为砂质泥岩、粉砂岩，泥岩,厚度一般为3.17m,裂隙不甚发育；底板为砂质泥岩、泥岩，局部为粉砂岩、中细砂岩,厚度一般为2.90m。顶底板力学测试结果如下:顶底板岩石名称平均抗剪强(MPa)平均单向抗拉强度(MPa)平均抗压强度(MPa)顶板泥岩5.291.1532.94粉砂岩10.591.3761.27底板泥岩1.3944.80砂质泥岩0.9738.732.瓦斯根据山西省煤炭工业局晋煤安发[2009]91号文“关于长治市2008年度30万吨/年及以上煤矿矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复”，矿井绝对瓦斯涌出量为12.33m3/min，相对瓦斯涌出量为1.94m3/t；矿井绝对二氧化碳涌出量为7.30m3/min，相对二氧化碳涌出量为1.15m3/t。属低瓦斯矿井，由于106采区为高瓦斯区，本矿按高瓦斯矿井管理。3.煤尘根据山西省煤炭工业局综合测试中心检验报告,3号煤层煤样的火焰长度为15mm,岩粉用量为45%,煤尘具有爆炸性。4.煤的自燃根据山西省煤炭工业局综合测试中心检验报告，3号煤层煤样吸氧量为0.9180cm3/g，自燃倾向为Ⅲ类，为不易自燃煤层。5.地温据详查资料，本区地温变化梯度为℃/hm,平均1.16℃/hm,属正常地温区.本矿及邻近矿在采掘过程中未发现地温异常现象。第二章井田境界与储量第一节井田境界南采区采用斜、立井混合开拓，主斜井净宽3.2m，半圆拱断面，荒料石砌喧，倾角16°40′，净断面7.82m2,斜长480m,装备宽度1200mm的带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务。副立井净直径6.5m，净断面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，装备双钩罐笼，担负矿井升降材料、升降人员和旱采区进风等任务。原进风立井改为南采区回风立井，净直径4m，净断面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌喧，担负南采区回风任务，井筒内装备折返式金属梯子间，为南采区的安全出口。根据煤层赋存特征，设一个水平开采南采区，水平标高+830m。从主斜井井底向南掘带式输送机运输巷，由副立井井底向南偏东方向掘轨道大巷，后向西南方向在矿铁路专用线南侧沿铁路专用线方向掘机轨合一运输下山，下山至+755m标高后向西掘运输下山至井田边界，在运输下山南侧平行布置回风下山。在下山735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的转排硐室。然后由筛机硐室沿煤层走向按5°～6°开掘集中溜煤顺槽至F3断层，过F3断层至采空区保护煤柱边界（采区边界），再由集中溜煤顺槽的区段边界沿煤层倾斜方向布置不少于两条回采上山（称为回采漏斗），在采区上部沿煤柱线掘回风顺槽，回风顺槽与回风下山相联，用于回风。(一)井田境界根据山西省国土资源厅2009年11月27日颁发的采矿许可证(证号，该矿井的井田范围由19个拐点坐标连线圈定。详见井田境界拐点坐标点表4-1-1。井筒特征见表2井筒断面见图3-2-1、3-2-2、3-2-3。表2兼并重组整合后井田境界拐点座标表点号1980年西安坐标系(6°带)1980年西安坐标系(3°带)XYXY14051034.57019672162.4404049851.8233840363658019674421.4604048991.96438405868.88234047071.56019674431.4704045821.01638405779.96244047071.57019675031.4804045802.32738406379.5254045004.56019675112.4904043734.35338406396.06464045032.56019675752.4904043742.39538407036.45174044543.56019675767.4904043253.29938407036.20784044557.56019676267.4904043251.71438407536.26394043159.55019676309.5004041853.46238407534.701104043109.55019674711.4904041853.26138405936.344114043921.55019673785.4804042693.49138405036.315124044739.55019673759.4804043511.69038405035.814134044727.55019673461.4804043508.98238404737.662144047172.56019673453.4704045952.42138404805.841154047136.55019672283.4604045952.90338403635.576164047636.56019672268.4604046453.01238403636.171174047599.55019671068.4504046453.43438402435.887184048679.56019671034.4504047533.71638402435.58194048717.56019672240.4504047534.08938403641.881开采深度900m～500m开采深度900m～500m井田为一不规则的多边形，南北长约7.93km，东西宽约5.28km，井田面积16.5594km。开采深度由900m至500m标高。表3井筒特征表井筒名称主斜井副立井回风立井井口座标经距Y196761821967593319676015纬距X404391540441054044080井口标高(m)927.40935.00934.00提升方位角(度)168165165井筒倾角(度)16°40′9090井筒深度或斜长(m)第一水平480.00130107.55第二水平最终水平或宽度(m)净3.26.54.0掘进3.88.5/7.45.2/4.6井筒断面(m2)净7.8233.1812.56掘进9.8956.72/42.9921.23/16.62砌壁厚度mm)3001000/450600/300材料荒料石混凝土荒料石井筒装备带式输送机、台阶扶手双钩罐笼折返式金属梯子间备注已有已有已有第二节地质储量计算采区留设的开采保护煤柱有：矿井工业场地、井筒及开拓大巷保护煤柱，大巷间煤柱及大巷两侧煤柱均按30m宽留设，断层保护煤柱及边界煤柱按20m留设，矿井工业场地及井筒保护煤柱是在其边线外留出保护等级围护带宽度，然后按照各岩层的移动角计算出各岩层的水平移动长度，所有岩层水平移动长度之和即为围护带外煤柱的宽度。经计算，采区设计可采储量为3.83Mt，详见表4。表4采区可采储量汇总表单位:Mt煤层编号设计资源/储量开采煤柱开采损失设计可采储量场地及井筒边界村庄大巷小计38.360.590.570.760.972.891.643.831、矿井资源/储量采用地质块段算术平均法。计算公式如下：Q=SMd式中：Q—块段煤炭储量，t；S—块段水平投影面积，m2；M—块段内煤层平均厚度，m；d—煤层视密度，t/m3。根据《煤炭工业矿井设计规范》的有关规定，对井田内可采的2号煤进行了资源/储量计算，其结果如下：截止2009年12月31日全井田共查明资源储量16796万吨，保有资源储量13313万吨，开采动用量3483万吨。其中：3号煤层查明资源储量12935万吨，保有资源储量9452万吨，开采动用3483万吨；15-3号煤层查明3202万吨，保有3202万吨；15-1号煤层(全部为高硫煤)查明(保有)资源储量659万吨。在开采15-1号煤层时，矿方需寻求用户并签订协议后开采。详见表5表5资源储量估算结果汇总表单位：万吨范围煤层煤类资源储量消耗累计查明备注122b333小计原襄垣煤矿3PM7681141782233791120115-3PM28196028792879合计1050020110701337914080续表5资源储量估算结果汇总表单位：万吨新增向家庄煤矿(关)3PM244244104348新增区3PM1315711386138615-3PM31013323323小计16258417091709新增层15-1PM58673659659高硫合计3PM1559711630104173415-1PM58673659659高硫15-3PM31013323323小计245515726121042716重组后井田3PM9240212945234831293515-3PM31297332023202小计123692851265434831613715-1PM58673659659高硫总计12955358133133483167962、矿井工业资源/储量依据下式进行计算：矿井工业资源/储量=(111b+122b+333k)式中：k—推断资源量的可信度系数,根据《煤炭工业矿井设计规范》附录C可信度系数取值范围0.7～0.9，本矿井地质构造简单、煤层赋存稳定，取值0.9。矿井工业资源/储量13271万吨。矿井工业资源/储量汇总见表6。表6矿井工业资源/储量汇总表单位：万吨煤层号111b122b333k111b+122b111b+122b+333k392401919240943115-33129663129319515-158659586645合计1295531612955132713、矿井设计资源/储量矿井设计资源/储量依据下式进行计算：矿井设计资源/储量=(矿井工业资源/储量-永久煤柱损失)式中：永久煤柱损失为井田境界、断层、铁路、公路、村庄等保安煤柱。根据以上计算,矿井设计资源/储量为8872万吨。矿井设计资源/储量汇总见表7。表7矿井设计资源/储量计算签单位：万吨煤层编号工业资源/储量111b+122b+333k永久煤柱矿井设计资源/储量突水危险区井田境界采空区断层村庄铁路、公路小计3943132737718012285222634679715-3319510958055281831594160115-16455611392171474合计1327111004683772481601439988724、设计可采储量矿井可采储量依据下式进行计算：矿井设计可采储量=(矿井设计资源/储量-开采保护煤柱损失)×采区回采率式中：开采保护煤柱损失为工业场地及大巷等保安煤柱；采区回采率3号煤层为75%，15-1号煤层为85%、15-3号煤层为80%。根据以上计算,矿井设计可采储量为5594万吨。矿井设计可采储量汇总见表8。表8矿井设计可采储量计算表单位：万吨煤层编号设计资源/储量开采煤柱损失开采损失设计可采储量工业场地大巷小计3679717798811651408422415-316015430335724999515-1474333366375合计887223113241555172355945、煤柱留设1)井田边界煤柱：20m；2)采空区煤柱：根据煤矿防治水规定，采空区煤柱参照含水或导水断层防隔水煤柱的留设：经验公式：采空区煤柱宽度取20m。3)断层煤柱：根据煤矿防治水规定，含水或导水断层防隔水煤柱的留设经验公式：式中：L--煤柱留设的宽度，m；K--安全系数，一般取2-5，本设计取5；M--煤层厚度或采高；p--水头压力；断层煤柱：20～40m；3)巷道煤柱式中：S1—巷道保护煤柱的水平宽度，m；H—巷道的最大垂深，m；M—煤层厚度，m；f—煤的强度系数。3号煤层巷道煤柱取35m，15号煤层巷道煤柱取30m。工业场地按二级保护,斜井井筒按三级保护，再根据表土层和基岩厚度(表土移动角45°，基岩移动角70°)计算保安煤柱，铁路煤柱200m，村庄105～135m。当矿井报废时，预计护巷煤柱损失可回收50%左右。三、矿井服务年限矿井服务年限按下式计算:式中:T—服务年限,a；Zk—设计可采储量,5594万吨；A—矿井设计生产能力,240万吨/年；K—储量备用系数,取1.4。经计算,矿井服务年限16.6年。第三章矿井工作制度及生产能力第一节矿井工作制度一、工作制度采区年设计生产能力160Mt。根据《煤炭工业小型矿井设计规范》，设计年工作日330d，工作制度为四六制，三班生产，一班检修。第二节矿井生产能力及服务年限一、矿井生产能力一、生产能力根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导办公室文件晋煤重组办发[2009]30号文件《关于长治市襄垣县煤矿企业兼并重组整合方案部分的批复》及山西省国土资源厅号采矿许可证，山西襄矿晋平煤业有限公司矿井生产能力240万吨/年。二、能力验证(一)矿井移交生产及达到生产能力时，井下3号煤层在105、106采区各布置一个综采放顶煤工作面，3个掘进工作面；在南采区布置一个水采工作面，2个掘进工作面。(二)回采工作面能力计算：1、105采区生产能力：(1)105采区机采工作面生产能力由下式计算：Qc105=labMrΦc式中：l—工作面长度，150m；a—工作面日推进度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；M—工作面采高，2.2m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正规循环率，0.80；c—工作面回采率,0.95。Qc105=150×3.6×330×2.2×1.41×0.80×0.95=420kt(2)105采区放顶煤工作面生产能力由下式计算：Qf10=labMfrΦc式中：l—工作面长度，150m；a—工作面日推进度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；Mf—工作面采高，3.52m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正规循环率，0.80；c—放顶煤回采率,0.83。则：Qf105=150×3.6×330×3.52×1.41×0.80×0.83=586kt则Q105采总=420+586=1006kt2、106采区生产能力：(1)106采区机采工作面生产能力由下式计算：Qc106=labMrΦc式中：l—工作面长度，180m；a—工作面日推进度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；M—工作面采高，2.4m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正规循环率，0.80；c—工作面回采率,0.95。Qc106=180×3.6×330×2.4×1.41×0.80×0.95=549kt(2)106采区放顶煤工作面生产能力由下式计算：Qf106=labMfrΦc式中：l—工作面长度，180m；a—工作面日推进度，3.6m/d；b—年工作日,330d/a；Mf—工作面采高，3.32m；r—煤的容重，1.41t/m3；Φ—正规循环率，0.80；c—放顶煤回采率,0.83。则：Qf106=180×3.6×330×3.32×1.41×0.80×0.83=664kt则Q106采总=549+664=1213kt3、水采工作面生产能力：Q回=330×3LXhrc式中：Q回－回采工作面年产量，t330－年生产天数，d3－每天采煤班数，班L－两回采眼间距(采垛长度)，15mX－掐枪距，4mh－煤层厚度，按平均5.72mr－煤的容重，1.41t/m3c－回采率，0.7。Q回=330×3×15×4×5.72×1.41×0.7=334kt1006+1213+334=2553kt掘进煤量127kt矿井生产能力2553+127=2680kt满足160万吨/年的设计生产能力要求。批准山西襄矿晋平煤业有限公司矿井开采3～15号煤层。本矿于1947年建井，1949年正式投产，经过几次技术改造，实现了综合机械化采煤。矿井生产能力达到1.60Mt/a。采用主斜井、副立井混合开拓。工作面采用壁式综采放顶煤采煤方法，主运输大巷采用架线电机车、带式输送机运输。二、采区工作制度及服务年限采区设计服务年限均按下式计算：式中：T—设计服务年限，a；ZK—设计可采资源/储量，Mt；A—设计生产能力，Mt/a；K—储量备用系数，取1.4。则采区设计服务年限9.1a。第四章井田开拓第一节井田开拓方式的确定一、采区采用斜、立井混合开拓，主斜井净宽3.2m，半圆拱断面，荒料石砌喧，倾角16°40′，净断面7.82m2,斜长480m,装备宽度1200mm的带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务。副立井净直径6.5m，净断面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，装备双钩罐笼，担负矿井升降材料、升降人员和旱采区进风等任务。原进风立井改为采区回风立井，净直径4m，净断面12.56m2，垂深107.55m，荒料石砌喧，担负采区回风任务，井筒内装备折返式金属梯子间，为南采区的安全出口。二、根据煤层赋存特征，设一个水平开采采区，水平标高+830m。从主斜井井底向南掘带式输送机运输巷，由副立井井底向南偏东方向掘轨道大巷，后向西南方向在矿铁路专用线南侧沿铁路专用线方向掘机轨合一运输下山，下山至+755m标高后向西掘运输下山至井田边界，在运输下山南侧平行布置回风下山。三、在下山735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的转排硐室。然后由筛机硐室沿煤层走向按5°～6°开掘集中溜煤顺槽至F3断层，过F3断层至采空区保护煤柱边界（采区边界），再由集中溜煤顺槽的区段边界沿煤层倾斜方向布置不少于两条回采上山（称为回采漏斗），在采区上部沿煤柱线掘回风顺槽，回风顺槽与回风下山相联，用于回风。1、矿井设计开拓方案主要考虑以下原则：(1)充分利用矿井现有设施及装备,以减少基建投资；(2)有完善的采、掘、运输、提升、通风、排水等生产环节及系统；(3)生产系统尽可能简单、实用，生产工艺先进、合理；(4)投产采区布置在井底附近，以缩短建井工期，节省初期基建投资；(5)井下巷道沿煤层布置，掘进速度快，费用低，并能进一步探明煤层的赋存情况；(6)近期与长远相结合，既要考虑当前效益，又要有利长远规划。2、开拓方案矿井工业场地、地面已建工程、井筒及大巷布置已经形成，井田内3号煤层的开拓格局已定。为减少矿井投资和缩短建设工期，本次设计的原则是充分利用矿井现有井巷工程。基于上述原则，根据地质条件、煤层赋存情况和现有的开拓方式，仍采用斜立井开拓方案。3号煤层开拓方案：矿井采用斜、立井混合开拓，主斜井净宽3.2m，半圆拱断面，粗料石砌碹，倾角16°40′，净断面7.82m2，斜长480m，装备1200mm带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务；化岭斜井净宽3.6m，净断面8.33m2，倾角25°，斜长411.70m，粗料石砌碹，装备单钩串车，设行人台阶扶手，担负105、106采区的进风、下放大件设备、安全出口任务；副立井净直径6.5m，净断面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，装备双钩罐笼，担负矿井运送材料、升降人员、进风等任务；庙凹回风立井净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深330m,粗料石砌壁，担负矿井105、106采区的回风任务，装备折返式金属梯子间，为105、106采区的安全出口。原进风立井改为南采区回风立井，净直径4m，净断面12.56m2，垂深107.55m，粗料石砌碹，担负南采区回风任务，井筒内装备折返式金属梯子间，为南采区的安全出口。根据煤层赋存特征，井田设一个水平开采，水平标高+780.00m。基本沿井底东西向布置集中运输巷、西轨道巷到井田西边界，沿西边界布置+780.00水平运输大巷，沿井田中央南北向布置集中运输巷、集中轨道巷、集中回风巷，垂直集中运输巷、集中轨道巷、集中回风巷布置采区运输巷、采区轨道巷、采区回风巷。105采区位于井田西部，采区走向长1080～1840m，倾斜宽1180～2380m。106采区位于井田东北部，采区走向长约2210m，倾斜宽约1920m。东西向布置105采区运输、轨道、回风巷，105采区运输巷沿3号煤层底板布置，105采区轨道巷、回风巷沿3号煤层顶板布置。105采区运输、轨道、回风巷巷道间距35m，巷道保护煤柱每侧40m。垂直采区运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽。南北向布置106采区集中运输、轨道、回风巷，集中运输巷沿3号煤层底板布置，集中轨道巷、回风巷沿3号煤层顶板布置。集中运输、轨道巷巷道间距100m，集中运输、回风巷巷道间距150m，巷道保护煤柱每侧50m。垂直集中运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽。从主斜井井底向南掘带式输送机运输巷，由副立井井底向南偏东方向掘轨道大巷，后向西南方向沿铁路专用线方向掘机轨合一运输巷，巷至+755m标高后向西掘运输巷至井田边界，在运输巷南侧平行布置回风巷。在巷735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的转排硐室。然后由筛机硐室沿煤层走向按5°～6°开掘集中溜煤顺槽至F3断层，过F3断层至采空区保护煤柱边界(采区边界)，再由集中溜煤顺槽的区段边界沿煤层倾斜方向布置不少于两条回采上山(称为回采漏斗)，在采区上部沿煤柱线掘回风顺槽，回风顺槽与回风巷相连，用于回风。15号煤层开拓方案：根据煤层赋存情况及开拓现状，提出两个方案。方案一：主斜井从3号煤层以暗斜井延深至15号煤层，作为15号煤层主提升井，暗斜井净宽4.0m，倾角25°，净断面12.28m2，斜长277m，装备1200mm带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井15号煤层提煤、进风、安全出口等任务；化岭斜井从3号煤层以暗斜井延深至15号煤层，作为15号煤层北部采区进风井，化岭暗斜井净宽4.0m，倾角23°，净断面12.28m2，斜长259m，装备单钩串车，设行人台阶扶手，担负15号煤层的进风、下放大件设备、安全出口任务；副立井从3号煤层以暗斜井掘至15号煤层，暗斜井净宽4.0m，倾角23°，净断面12.28m2，斜长353m，装备单钩串车，设行人台阶扶手，作为15号煤层下料、升降人员等辅助提升井；庙凹回风立井延深150m至15号煤层作为15号煤层202、203采区的回风井；南采区回风立井延深110m至15号煤层，作为15号煤层201、南采区的回风井。井筒内装备折返式金属梯子间，为南采区的安全出口。基本沿井底东西向偏南向西布置开拓巷道为集中运输、轨道、回风巷，集中运输巷装备带式输送机，集中轨道巷初期采用JD-25调度绞车，后期采用无极绳连续牵引车牵引矿车运输，集中回风巷为专用回风巷；转向南北方向平行东部境界南北向布置集中运输、轨道、回风巷，垂直集中运输、轨道、回风巷向西布置采区集中运输、轨道、回风巷，垂直集中运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽15号煤层共划分4个采区，依次为201、202、203、南采区。方案二：在井田东南部新掘南采区副斜井，关闭原副立井，其余井筒不变。由南采区副斜井担负15号煤层南采区的下料、升降人员等辅助提升任务，兼作矿井的进风井和安全出口。南采区副斜井落底后，沿西南方向平行于集中运输巷30m掘进集中轨道巷，其余开拓巷道布置同方案一。方案一优点：新增井巷工程量小，工期短，投资低。缺点：辅助运料系统转载环节多，管理相对复杂。方案二优点：辅助运料系统简单，便于管理。缺点：井筒长，新增井巷工程量大，建设工期长，投资高。经技术经济比较，推荐采用设计方案一。第二节达到设计生产能力时工作面的配备根据回采工作面推进度及各类巷道掘进进度，为保证矿井开拓工程、准备巷道及回采工作面的正常接替，水采配备2个炮掘面。炮掘工作面机械设备有：ZM-12S型煤电钻，EZ-2.0型岩石电钻，MYZ-200型探水钻,FBD№6.0/11×2型局部通风机,SQ型水枪。南采区达产时，为保证工作面的正常衔接，采区3号煤层配有1个工作面和2个炮掘工作面，采掘比为1：2。第五章矿井基本巷道及建井计划第一节井筒、石门与大巷一、井筒该矿采用曾用6个井口混合开拓3号煤层：2个斜井和4个立井，现采用4个井口：主斜井、新副立井、化岩岭斜井、冯家庄庙凹回风立井，原副立井停用，冯家庄回风立井关闭。现使用的各井筒特征见表1-1。该矿主斜井安装有1200mm胶带运输机，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务；新副立井担负辅助提升、进风任务；化岩岭斜井担负运输、进风等任务；冯家庄庙凹回风立井担负矿井总回风、安全出口任务。全井田共划分1个水平：+780m水平，3个采区：103、105未见，井田开采方法为采区前进式工作面后退式。井下运输采用带式输送机运输，工作面采用SGW630/220型可弯曲刮板运输机运输原煤。采煤方法采用走向长壁综采放顶煤，工作面长150-180m，顺槽平均长1000-1400m，采高2.4m，放顶煤，工作面采用ZF2800/16/24B型放顶煤液压支架支护顶板，一次采全高，全部垮落法管理顶板。老顶初次来压为50m，周期一般为25m，放顶步距为20m。表9井筒特征表井口名称井口坐标（X/Y）井口标高（m）井筒名称方位倾角垂深/斜长（m）井筒形状净直径/宽度（m）净断面面积（m2）支护方式主斜井4043915.89019676182.450927.400斜井168°16°40′480半圆拱形3.27.82荒料石砌碹新副立井4044106768939.611立井90°135圆形4.012.56砌碹续表9井筒特征表化岩岭进风斜井4045238.12019674575.300951.000斜井87°25°412半圆拱形3.68.40砌碹冯家庄庙凹回风立井4048297.00019673165.0001069.000立井90°330圆形4.012.56混凝土浇铸二、石门、大巷东西向布置105采区运输、轨道、回风巷，105采区运输巷沿3号煤层底板布置，105采区轨道巷、回风巷沿3号煤层顶板布置。105采区运输、轨道、回风巷巷道间距35m，巷道保护煤柱每侧40m。垂直采区运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽。南北向布置106采区集中运输、轨道、回风巷，集中运输巷沿3号煤层底板布置，集中轨道巷、回风巷沿3号煤层顶板布置。集中运输、轨道巷巷道间距100m，集中运输、回风巷巷道间距150m，巷道保护煤柱每侧50m。垂直集中运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽。从主斜井井底向南掘带式输送机运输巷，由副立井井底向南偏东方向掘轨道大巷，后向西南方向沿铁路专用线方向掘机轨合一运输巷，巷至+755m标高后向西掘运输巷至井田边界，在运输巷南侧平行布置回风巷。在巷735m水平做煤水硐室，兼做下一水平的转排硐室。然后由筛机硐室沿煤层走向按5°～6°开掘集中溜煤顺槽至F3断层，过F3断层至采空区保护煤柱边界(采区边界)，再由集中溜煤顺槽的区段边界沿煤层倾斜方向布置不少于两条回采上山(称为回采漏斗)，在采区上部沿煤柱线掘回风顺槽，回风顺槽与回风巷相连，用于回风。主斜井从3号煤层以暗斜井延深至15号煤层，作为15号煤层主提升井，暗斜井净宽4.0m，倾角25°，净断面12.28m2，斜长277m，装备1200mm带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井15号煤层提煤、进风、安全出口等任务；化岭斜井从3号煤层以暗斜井延深至15号煤层，作为15号煤层北部采区进风井，化岭暗斜井净宽4.0m，倾角23°，净断面12.28m2，斜长259m，装备单钩串车，设行人台阶扶手，担负15号煤层的进风、下放大件设备、安全出口任务；副立井从3号煤层以暗斜井掘至15号煤层，暗斜井净宽4.0m，倾角23°，净断面12.28m2，斜长353m，装备单钩串车，设行人台阶扶手，作为15号煤层下料、升降人员等辅助提升井；庙凹回风立井延深150m至15号煤层作为15号煤层202、203采区的回风井；南采区回风立井延深110m至15号煤层，作为15号煤层201、南采区的回风井。井筒内装备折返式金属梯子间，为南采区的安全出口。基本沿井底东西向偏南向西布置开拓巷道为集中运输、轨道、回风巷，集中运输巷装备带式输送机，集中轨道巷初期采用JD-25调度绞车，后期采用无极绳连续牵引车牵引矿车运输，集中回风巷为专用回风巷；转向南北方向平行东部境界南北向布置集中运输、轨道、回风巷，垂直集中运输、轨道、回风巷向西布置采区集中运输、轨道、回风巷，垂直集中运输、轨道、回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽15号煤层共划分4个采区，依次为201、202、203、南采区.第二节井底车场一、井下运输现开采区域为105、106采区，位于井田北西部和北东部，采煤方法为走向(倾斜)长壁采煤法，全部垮落法管理顶板。装备综采放顶煤液压支架，一次采全高，在105采区布置一个综采放顶煤工作面，106采区布置一个综采放顶煤工作面。105采区工作面采用ZF2800/16/24B型放顶煤液压支架支护顶板，MG170/410-WD型采煤机割煤,SGZ630/220型刮板输送机运煤，SZB730/75型刮板转载机转载，DTL100/50/2×160型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型调度绞车运输。106采区工作面采用ZF4200/17/28B型放顶煤液压支架支护顶板，MGTY200/500—1.1D采煤机割煤，SGZ764/400型可弯曲刮板输送机运煤，SGZ764/160型刮板转载机转载，DSL100/50/2×160S型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型型调度绞车运输。运输设备采用DTL型带式输送机,担负矿井的提煤任务,其技术参数如下:运量860.0t/h,带宽B=1200mm,带速V=3.15m/s，机长L=541.65m，配用电动机:YB355L2-4，功率N=315kw，2台。减速器:B3SH112-25，2台。偶合器：YCTGC560/1500B，2台。制动器：BYWZ5-500/201，2台。输送机配备KYBJ型矿用运输机综合保护监控装置一套，设有跑偏、打滑、温度、烟雾、堆煤、沿线急停等保护装置。主提升胶带输送机，选用国优质产品，胶带采用阴燃型橡胶带，并在带式输送机上安装专用保护装置。启动采用软启动，车式拉紧，解决胶带机喘振，设备运转不稳定；传动滚筒处胶带打滑等问题。2、副立井提升装置利用已有2JK-3型矿用提升机，滚筒直径Dg=3000mm，滚筒宽度B=1500mm，最大静张力Fj=130kN，最大静张力差Fc=80kN，提升机最大速度Vmax=4.56m/s，传动比i=20,变位质量[Gj]=225.9kN。采用TSG-3000/20型井上固定天轮。天轮直径3.0m,适用钢丝绳径35～37mm。选用YR5601-10型电动机,电机技术参数为：功率P=400kW,电压U=10kV,效率η=92.6%,λm=1.87,转速n=586rpm,转动惯量GD2=232kgm2。井下运输设备矿井生产能力160万吨/年。大巷运输方式选择的原则是技术先进、经济合理、安全可靠、适应性强。1．大巷煤炭运输方式的选择根据上述原则、结合矿井规模、煤层赋存特征、井田开拓布置、井下采掘装备水平及目前国内外井下煤炭运输技术装备发展趋势和使用经验，设计确定大巷煤炭运输采用带式输送机。其理由如下：⑴带式输送机具有运输能力大、潜力大、运输连续、效率高、操作简单、容易实现自动化控制和集中管理等特点，且与工作面运输设备相匹配，能充分发挥综采设备的效能，对矿井实现安全、高效和现代化管理有利。⑵带式输送机运输具有系统简单、环节少，占用人员少、维修工作量小、对辅助运输干扰小等特点，对矿井提高效率和安全生产均十分有利。⑶带式输送机安全生产性好，据统计其事故率为0.00023，仅是矿车运输事故的6.4%。⑷井下大巷，具有一定的坡度和波状起伏，要求煤炭运输设备与之相适应。带式输送机运输具有适应煤层起伏变化能力强、井巷工程量省的优点，对矿井环保工作和采掘接替有利。⑸从矿井规模而言，大巷煤炭运输采用带式输送机合理可行，且符合我国煤炭工业的发展趋势。为此，大巷煤炭运输方式选用带式输送机。2．井下辅助运输方式的选择辅助运输设备采用架线电机车和JD-25型调度绞车牵引矿车运输。第三节建井工作计划一、项目前期进展情况山西襄矿晋平煤业有限公司前身为山西省襄垣县地方国营襄垣煤矿，始建于1947年，1949年投产。1996年11月经山西省煤炭工业局以晋煤地字[1996]666号文对襄垣煤矿高产高效矿井环节补套项目批复立项,矿井生产能力由30万吨/年扩至60万吨/年。2003年10月矿井生产能力达到150万吨/年，山西省煤炭工业局以晋煤规发[2003]686号文“关于2003年全省国有煤矿矿井、选煤厂生产能力核定的批复”核定襄垣煤矿生产能力150万吨/年。根据山西省煤炭工业局晋煤行发(2004)360号文“关于推进全省煤矿采煤方法改革的实施意见”，襄垣煤矿于2004年进行了采煤方法改革，山西省煤炭工业局以晋煤行发[2004]974号文“关于对山西三元煤业有限公司等145座已完成采煤方法改革矿井能力核定的通知”，批复该矿核定生产能力160万吨/年。2009年兼并重组整合后为兼并重组整合矿井，名称核准为山西襄矿晋平煤业有限公司。矿井现开采3号煤层，采用斜、立井混合开拓，主斜井净宽3.2m，半圆拱断面，粗料石砌碹，倾角16°40′，净断面7.82m2，斜长480m，装备带宽1200mm的带式输送机，设行人台阶扶手，担负矿井提煤、进风、安全出口等任务；化岭斜井净宽3.6m，净断面8.33m2，倾角25°，斜长411.70m，粗料石砌碹，装备单钩串车，设行人台阶扶手，担负矿井进风、下放大件设备、安全出口任务；进风立井净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深107.55m，粗料石砌壁，担负矿井进风任务；副立井净直径6.5m，净断面33.18m2，垂深130m，混凝土砌壁，装备双钩罐笼，担负矿井运送材料、升降人员、进风等任务。庙凹回风立井净直径4.0m，净断面12.56m2，垂深330m,粗料石砌壁，担负矿井的回风任务，装备折返式金属梯子间，为矿井的安全出口。根据煤层赋存特征，设一个水平开采3号煤层，水平标高+780m。基本沿井底东西向布置集中运输巷、西轨道巷到井田西边界，沿西边界布置+780m水平运输大巷，沿井田中央南北向布置集中运输巷、集中轨道巷、集中回风巷，垂直集中运输巷、集中轨道巷、集中回风巷布置采区运输巷、采区轨道巷、采区回风巷，垂直采区运输巷、采区轨道巷、采区回风巷布置工作面运输顺槽、回风顺槽。现开采区域为105、106采区，位于井田北西部和北东部，采煤方法为走向(倾斜)长壁采煤法，全部垮落法管理顶板。装备综采放顶煤液压支架，一次采全高，在105采区布置一个综采放顶煤工作面，106采区布置一个综采放顶煤工作面。105采区工作面采用ZF2800/16/24B型放顶煤液压支架支护顶板，MG170/410-WD型采煤机割煤,SGZ630/220型刮板输送机运煤，SZB730/75型刮板转载机转载，DTL100/50/2×160型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型调度绞车运输。106采区工作面采用ZF4200/17/28B型放顶煤液压支架支护顶板，MGTY200/500—1.1D采煤机割煤，SGZ764/400型可弯曲刮板输送机运煤，SGZ764/160型刮板转载机转载，DSL100/50/2×160S型带式输送机运煤，回风顺槽用JD-25型型调度绞车运输。矿井通风方式为中央分列式，风机工作方法为机械抽出式。矿井总风量125m3/s，其中主斜井进风10m3/s，副立井进风40m3/s，进风立井进风10m3/s，化岭斜井进风65m3/s，庙凹回风立井回风125m3/s。由于井田南部已形成部分采空区，加之村庄、铁路压煤较多，这个采区无法布置长壁综采工作面，根据煤层赋存条件及开采现状，南采区采用水力开采采煤法。为合理开采井田南部煤炭资源，保证矿井安全生产，根据长治市煤炭工业局长煤局行发[2010]88号“关于襄矿晋平煤业有限公司南采区变更通风系统的批复”，整个矿井通风方式由中央分列式变更为分区式通风，进、回风井筒由四进一回(主斜井、副立井、化岭斜井、进风立井进风，庙凹立井回风)变更为三进两回(主斜井、副立井、化岭斜井进风，庙凹立井、原进风立井回风)。变更通风系统后，矿井总需风量由125m3/s增至170m3/s，主斜井进风由10m3/s增至20m3/s，副立井进风由40m3/s增至85m3/s，化岭斜井进风65m3/s不变，庙凹立井回风125m3/s(不变)，原进风立井回风45m3/s。总进风量增加后，西轨道巷与+780m水平大巷联络巷设调节风门，庙凹回风立井通风阻力不变。2010年5月，矿方委托我院编制《山西襄矿晋平煤业有限公司矿井南采区变更通风系统初步设计》，2010年6月编制完成了《山西襄矿晋平煤业有限公司矿井南采区变更通风系统初步设计》，2010年7月16日，长治市煤炭工业局以长煤局行发[2010]256号文对《山西襄矿晋平煤业有限公司矿井南采区变更通风系统初步设计》予以批复。第六章采煤方法第一节采煤方法的选择一、采煤工艺根据煤层赋存特征及开采技术条件,3号煤层北部采区采用走向(倾斜)长壁综采放顶煤采煤法，全部垮落法管理顶板；南采区采用水力采煤开采方法。15-1、15-3采用综采一次采全高采煤法，全部垮落法管理顶板。现开采3号煤层，综采放顶煤工艺：试机→双滚筒采煤机前端头斜切进刀→割煤→伸伸缩梁→拉后部刮板输送机→移架同时收伸缩梁→推前部刮板输送机→采煤机割煤两刀后，停止割煤→放顶煤→拉后部刮板输送机。水采回采工艺：井下的煤水用煤水泵排至地面进行脱水处理,工艺流程是:从水采工作面流下的煤水先进入采区刮板捞坑进行水力分级，筛上品通过刮板筛脱水后运至煤仓通过带式输送机旱运；筛下煤水进入煤水仓，然后由单级煤水泵排到地面煤水车间进行净化处理。净化后的水质达到高压供水泵的要求，高压泵建在地面通过高压管路供给井下进行水采工作面水力落煤。二、选煤工艺毛煤处理采用现有系统，毛煤经主斜井带式输送机提升出井，机头卸载至筛分站圆振动筛，筛下混末煤由上仓带式输送机进入原料煤仓，仓下给煤机配煤、带式输送机运输至3个选煤厂加工处理，精煤入仓储装；筛上块煤入块煤分级筛分2级，分级后入2条手选带式输送机拣矸除杂后，由块煤带式输送机送入块煤场储存，装载机装汽车公路外运销售。第二节确定采（盘）区巷道布置和要素工作面采煤机105采区以1个走向长壁综采放顶煤回采工作面、2个综掘面保证100万吨/年的生产能力，据资料统计，国外安全高效工作面开机率一般在70%以上，最高达95%；国内高效工作面的开机率平均先进水平在40%～55%以上。设计按照国内平均水平，确定综采机组每班开机率为45%。(1)采高的选择采煤机的采高应与煤层厚度的变化范围相适应，根据3号煤层赋存条件和开采技术条件，确定采煤机的采高为2.2m。(2)滚筒直径的确定双滚筒采煤机的滚筒直径以大于工作面最大采高的0.5倍为宜。3号煤层采高为2.2m，所以双滚筒采煤机的滚筒直径大于或等于1.1m即可满足使用要求，根据采煤机滚筒直径系列，取滚筒直径D=1.25m。(3)采煤机截深截深的选取与煤层厚度，煤层软硬，顶板岩性以及支架移架步距，综合考虑取采煤机的截深为0.6m。(4)采煤机割煤方式采煤机在工作面的进刀方式，将直接影响工作面的工时利用率以及采煤机效能的发挥。为减少工作面人员工作量，设计采用端部斜切进刀方式，进刀割煤长度30m。工作面采用4班作业，3班生产，1班准备。①采煤机计算割煤速度式中：Vc—计算割煤速度，m/min；n—工作面日循环数，n＝6；L—工作面长度，L＝150m；Lc—采煤机总长，Lc＝10m；30—进刀割煤长度，m；Kc—采煤机平均日开机率，K＝0.45；Tc—工作面日生产时间，Tc＝1080min；Td—采煤机进刀停顿时间，Td＝